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1 La trasmissione dell informazione N.R2 La comunicazione tra due calcolatori si realizza tramite lo scambio di dati su un canale di comunicazione, esiste quindi un TRASMETTITORE che invia dei dati e un RICEVITORE che riceve i dati sul canale prescelto. Trasmettitore Ricevitore Per essere inviato il dato deve essere opportunamente codificato in modo da poter essere trasformato in SEGNALE, elettrico oppure onda luminosa. Codifica dei dati nella trasmissione ( ) Quando si deve comunicare qualche messaggio, occorre decidere come questo deve essere rappresentato, se ad esempio è un testo occorre decidere in che lingua scriverlo. Si deve quindi scegliere un CODICE. Chi trasferisce dovrà utilizzate un codificatore di sorgente (CS), chi riceve dovrà utilizzare un decodificatore di sorgente (DS). Quando un messaggio viene trasmesso, la sua trasmissione avviene attraverso un canale, cioè un mezzo fisico di trasmissione. Poichè un canale può essere disturbato da rumori, interferenze, distorsioni, che possono alterare il messaggio e fare in modo che il ricevente non riesca a comprenderlo, affinchè il destinatario riconosca che il messaggio che ha ricevuto non è effettivamente quello che è stato inviato e quindi fargli richiedere una ritrasmissione, il messaggio viene implementato con ulteriori codici (codifica di canale CC) da parte del sorgente. Tali codici vengono interpretati dal ricevente tramite una decodifica di canale (DC). Ma ancora, per poter viaggiare su un mezzo fisico, il messaggio deve essere trasformato da simboli a messaggio fisico, ovvero, in funzione del mezzo trasmissivo considerato: in segnali elettrici, se il mezzo è un cavo elettrico; in onde elettromagnetiche, se il mezzo è una fibra ottica; in segnali ottici, se il mezzo di trasmissione è l aria. La trasformazione in segnale si chiama codifica di linea (CL) e dalla parte ricevente si chiama decodifica di linea (DL). Infine, dopo essere stato trasformato in segnale, il messaggio viene preso in carico da un Trasmettitore (TX) che lo manda materialmente sul canale e dalla parte del destinatario ci sarà un Ricevitore (RX) che lo preleverà dal canale. UN PROCESSO DI COMUNICAZIONE PUO QUINDI ESSERE RAPPRESENTATO SECONDO UN MODELLO DETTO MODELLO DI SHANNON: Sorgente CS CC CL TX Segnali RX DL DC DS Canale destinatario Rumore 1

2 Per trasmettere in modo affidabile ed efficiente dati digitali occorre codificarli in modo adeguato. Riepilogando esistono tre diversi tipi di codifica : codifica di sorgente codifica di canale codifica di linea La codifica di sorgente consiste nell associare ad ogni carattere una determinata configurazione di simboli. Viene applicata alla sorgente d informazione per ottimizzare le sue caratteristiche informative. I codici sorgente rappresentano gli alfabeti utilizzati per rappresentare le informazioni. Esempi : Codice Morse Codice ASCII Durante la trasmissione di dati digitali si possono verificare degli errori dovuti o alla sostituzione di una cifra con un altra (0 1 o 1 0) o alla perdita di sincronismo tra trasmettitore e ricevitore. La codifica di canale serve per garantire la correttezza della trasmissione e consiste nell aggiungere all informazione proveniente dalla sorgente un certo numero di bit ridondanti utili per il sincronismo o per rilevare ed eventualmente correggere gli errori di trasmissione. Esempi : Codice di parità Codice CRC (Cyclic Redundancy cheching) Codice di Huffman La codifica di linea serve per rendere il segnale fisico digitale adatto al particolare mezzo trasmissivo utilizzato. Nel campo della trasmissione dati la codifica di linea viene di solito denominata modulazione in banda base. Modalità di comunicazione (pag. 206). Object oriented. Connectionless. Modalità di utilizzo del canale (pag. 207). simplex half duplex... full duplex 2

3 I protocolli Per comprendere meglio i meccanismi di funzionamento del software di rete pensiamo all analogia umana in cui due persone vogliono dialogare tra loro nonostante siano geograficamente distanti e parlino lingue differenti: Persona P X Interfaccia traduzione Traduttore Dialogo Uso della lingua inglese Persona Y Interfaccia traduzione Traduttore Interfaccia spedizione Segretaria Uso del fax Interfaccia spedizione Segretaria Trasferimento fisico dei dati La persona X vuole inviare un messaggio alla Y, che parla una lingua diversa dalla propria. Il messaggio subirà delle trasformazioni: 1) sarà dato in mano ad un traduttore che, tramite le regole di traduzione, lo scriverà in lingua inglese; 2) il messaggio tradotto sarà dato alla segretaria che, utilizzando il fax, farà l operazione di spedizione 3) il messaggio, così opportunamente trattato, arriverà al livello più basso che è rappresentato dal mezzo fisico su cui viaggia il fax, ovvero la linea telefonica. Arrivato a destinazione, il fax viene interpretato correttamente dal dispositivo di ricezione, passato alla segretaria che effettua la stampa, quindi la stampa viene passata al traduttore che, utilizzando le regole della lingua inglese, lo traduce e lo passa alla persona Y. Da questo esempio possiamo comprendere che qualunque entità che intenda comunicare con un altra deve stabilire una serie di regole e convenzioni, che possiamo chiamare protocolli. Le informazioni contenute all interno dei protocolli possono essere ad esempio: - l indirizzo del mittente - l indirizzo del destinatario - la struttura del messaggio, ad esempio l inizio e la fine - la natura del messaggio, ad esempio la lingua - la lunghezza del messaggio ecc Ogni parte che costituisce il protocollo di trasferimento deve avere un significato univoco, in modo che il ricevente possa interpretare e ricevere correttamente il messaggio. 3

4 Tecniche di trasferimento dell informazione (pag. 209) Dati due qualunque nodi A e B che devono comunicare: una linea è dedicata se esiste un canale sempre disponibile riservato per A e B, è commutata se il canale di comunicazione e condiviso con altri nodi e viene riservato ad A e B quando essi lo richiedono (attivazione della connessione). La linea dedicata consente una comunicazione molto efficiente, ma costosa (deve esistere una connessione fisica tra A e B) applicata solo per coppie di nodi che comunicano molto e sovente. La linea commutata comporta una comunicazione meno efficiente (le linee possono essere occupate) migliorabile con tecniche di multi-plexing fisico o software (tecnica per suddividere la capacità trasmissiva di un canale tra diversi utilizzatori). Le linee dedicate sono offerte in affitto dalle compagnie telefoniche e i costi variano in funzione delle esigente e quindi della banda offerta. La multiplazione (pag.210) La modalità di accesso al mezzo (pag.211) Accesso senza contesa. - TDMA - Token passing Accesso con contesa. - CSMA/CD La commutazione (pag.215) Per mettere in comunicazione il mittente e il destinatario deve essere ricercato un percorso sulla rete, tale ricerca è detta commutazione. Possono essere utilizzate due tecniche: - La tecnica a commutazione di circuito - La tecnica a commutazione di pacchetto Nella tecnica detta "a commutazione di Circuito" viene realizzato lungo la rete un percorso riservato tra trasmettitore e ricevitore. Prima di iniziare una comunicazione si stabilisce una connessione, la connessione dura per tutto il tempo della trasmissione e le informazioni viaggiano senza altri problemi. Il sistema telefonico è un esempio di commutazione di circuito. L utilizzo della commutazione di circuito prevede tre fasi distinte: - l attivazione del circuito, in cui si stabilisce la connessione fisica - l utilizzo del canale trasmissivo, in cui i dati vengono trasmessi, senza particolari controlli - lo svincolo, ovvero la chiusura della connessione In questo modo il singolo colloquio avviene alla massima velocità, mentre le prestazioni globali delle rete risentono dei tempi di attesa necessari per ottenere la connessione sul percorso. Nella tecnica detta "Commutazione di pacchetto, il messaggio da trasmettere viene suddiviso in pacchetti, ogni pacchetto deve contenere l indirizzo del mittente e del destinatario e un numero 4

5 progressivo. La ricerca del percorso viene fatta per ogni pacchetto e ogni pacchetto può arrivare in ordine diverso da quello di invio. Quando un nodo intermedio detto commutatore di pacchetto, generalmente un router o uno switch, riceve un pacchetto, esso decide quale è il percorso migliore che il pacchetto può prendere per raggiungere la sua destinazione. Questa strada può cambiare da pacchetto a pacchetto in base alle condizioni della rete, per cui pacchetti appartenenti ad uno stesso messaggio possono intraprendere anche percorsi distinti. A destinazione i pacchetti vengono riordinati e il messaggio ricomposto. Il pacchetto è costituito da due parti, una parte di intestazione (header) e una parte dati: Indirizzo mittente Indirizzo destinatario Numero progressivo dati Header Payload Gli attributi presenti nell intestazione permettono al pacchetto di essere svincolato dal percorso fisico e al destinatario di ricomporre la sequenza. La perdita di pacchetti può avvenire in diverse occasioni. Un pacchetto può perdersi in quanto viene ricevuto con un errore e quindi scartato, oppure quando il buffer di un commutatore, sia nelle porte di ingresso che in quelle di uscita, risulta saturo e quindi si trova a costretto a scartarlo. Per questa ragione, una rete a pacchetto non può generalmente garantire che tutti i pacchetti inviati arrivino a destinazione. TCP risolve questo problema reinviando i pacchetti persi (i pacchetti per i quali non riceve un ACK positivo). (vedere anche commutazione di messaggio a pag.217) Differenza tra commutazione di pacchetto e commutazione di circuito Mentre in una rete a commutazione di circuito la capacità del canale trasmissivo è interamente dedicata ad una specifica comunicazione, la commutazione di pacchetto si rivela molto più efficiente nonostante la maggior quantità di dati inviata, in quanto i canali fisici sono utilizzati solo per il tempo strettamente necessario. Inoltre, poiché ogni pacchetto porta con sé la sua identificazione, una rete può trasportare nello stesso tempo pacchetti provenienti da sorgenti differenti. La commutazione di pacchetto permette quindi a più utenti di inviare informazioni attraverso la rete in modo efficiente e simultaneo, risparmiando tempo e costi mediante la condivisione di uno stesso canale trasmissivo (cavo elettrico, etere, fibra ottica ecc.). Storicamente la commutazione di pacchetto poneva qualche problema nel caso fosse necessaria una disponibilità garantita di banda o nelle trasmissioni real time: si pensi a una trasmissione video, dove le immagini arrivano con un flusso costante. Al giorno d'oggi è però possibile aggiungere una "priorità" ai pacchetti per garantire che un numero sufficiente di essi venga inviato, a scapito di altri pacchetti che non abbiano un'urgenza specifica - ad esempio, un file da trasferire. La commutazione di pacchetto è uno dei possibili metodi di multiplazione, ovvero è una tecnica per suddividere la capacità trasmissiva di un canale tra diversi utilizzatori. 5

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